TWI480400B - 鍍膜件及其製作方法 - Google Patents

Description

鍍膜件及其製作方法

本發明涉及一種鍍膜件及其製作方法，尤其涉及一種具有自清潔功能的鍍膜件及其製作方法。

光催化技術的應用十分廣泛，其可應用在水處理、殺菌防腐、太陽能利用及自清潔等方面。其中，作為光催化材料的典型代表係二氧化鈦。二氧化鈦可在光照下氧化分解掉其表面周圍的灰塵及污染物，因而具有殺菌的自清潔性能。為了增強二氧化鈦的光催化能力以實現較強的自清潔功能，目前常利用金屬或非金屬摻雜、以及貴金屬擔載的方式來提高二氧化鈦的光催化活性。然而，該金屬或非金屬摻雜、以及貴金屬擔載等方式的工藝複雜，成本高。

有鑒於此，有必要提供一種具有較強自清潔功能的鍍膜件。

另外，還有必要提供一種工藝簡單的上述鍍膜件的製作方法。

一種鍍膜件，包括基材、催化層、自清潔層，所述催化層形成於基材上，所述自清潔層形成於催化層上，該催化層為Ni膜層，該自清潔層為含Ti、Ni、TiO₂ 和NiO₂ 的膜層。

一種鍍膜件的製作方法，其包括如下步驟：

提供基材；在該基材表面磁控濺射Ni膜層；在該Ni膜層上磁控濺射Ti膜層；將形成有Ni膜層和Ti膜層的基材在一磁控濺射鍍膜機的真空室中進行熱氧化處理，使該二膜層中的部分Ni及部分Ti氧化生成NiO₂ 和TiO₂ ，形成含Ti、Ni、NiO₂ 和TiO₂ 的自清潔層。

本發明鍍膜件的製作方法藉由對Ni膜層和Ti膜層進行熱氧化處理而形成自清潔層，因該自清潔層表面可形成有微奈米的乳突結構，該微奈米的乳突結構提高了自清潔層的比表面積，亦即增大了自清潔層中TiO₂ 的光接觸面積，使得TiO₂ 的光催化能力增強，從而提高了自清潔層的清潔性能，使得所述鍍膜件具有較強的自清潔功能。並且，該鍍膜件的製作方法僅僅利用真空鍍膜設備就可完成金屬層的濺鍍和金屬氧化物的形成，從而實現鍍膜件自清潔功能，該方法工藝簡單，便於操作。

請參閱圖1，本發明一較佳實施例的鍍膜件100，包括基材10、催化層11、自清潔層13。

該基材10可為不銹鋼、鋁等金屬材料，也可為陶瓷、玻璃等非金屬材料。

該催化層11為Ni膜層。

該自清潔層13為含Ti、Ni、NiO₂ 和TiO₂ 的膜層。

所述催化層11形成於基材10上，所述自清潔層13形成於催化層11上。

所述催化層11以磁控濺射的方法形成。所述自清潔層13以先於所述Ni膜層表面磁控濺射Ti膜層，而後對該Ni膜層及Ti膜層進行熱氧化處理的方法而形成。

所述催化層11及自清潔層13的較佳厚度均在0.5μm～1.0μm之間。

本發明一較佳實施方式的鍍膜件100的製作方法包括以下步驟：

提供基材10。所述基材10的材質可為不銹鋼、鋁等金屬材料，也可為陶瓷、玻璃等非金屬材料。

對該基材10進行表面預處理。該表面預處理可包括常規的對基材10進行化學除油、除蠟、酸洗、超聲波清洗及烘乾等。

對經上述處理後的基材10的表面進行電漿清洗，進一步去除基材10表面的油污，以改善基材10表面與後續塗層的結合力。

該電漿清洗的具體操作及工藝參數可為：將基材10放入一磁控濺射鍍膜機（圖未示）的真空室內，將該真空室抽真空至6.0×10^-5 torr，通入流量為50~400sccm（標準狀態毫升/分鐘）的氬氣（純度為99.999%），對基材10施加-300~-600V的偏壓，對基材10表面進行電漿清洗，清洗時間為5~10min。

在完成電漿清洗後，將真空室設置到真空度為3～4×10^～5 torr，然後通入流量為300～500sccm的工作氣體氬氣，開啟Ni靶的電源，並對Ni靶施加-100～-200V的偏壓，在50～100℃的鍍膜溫度下於基材10的表面沉積Ni膜層。沉積該Ni膜層的時間為5～10min。沉積完成後關閉Ni靶。

沉積所述Ni膜層後，保持所述氬氣的流量不變，開啟Ti靶的電源，並對Ti靶施加-150～-200V的偏壓，在120～200℃的鍍膜溫度下於Ni膜層的表面沉積Ti膜層，沉積時間為10～20min。沉積完成後關閉Ti靶。

將所述形成有Ni膜層及Ti膜層的基材10置於低氧的狀態下，並以15～30℃/min的速度將其加熱至400～700℃後，保溫40～90min，使該Ni膜層中的部分Ni及Ti膜層中的部分Ti發生氧化反應，以在未氧化的Ni膜層的表面形成含Ti、Ni、NiO₂ 和TiO₂ 的自清潔層13。該未氧化的Ni膜層形成所述催化層11。所述的低氧狀態係指氧氣的體積百分比含量低於所述鍍膜機真空室中總氣體（所述總氣體係指真空室中殘留的Ar氣及抽真空後殘留的空氣）含量的2%。

所述自清潔層13的形成原理為：由於Ni的熔點低於Ti膜層中的Ti，在所述的氧化反應過程中，催化層中的Ni可獲得較大的生長能量驅動力，而優先於Ti膜層中的Ti被氧化形成類似於奈米針、奈米棒狀的NiO₂ 。隨著氧化的進行，不斷生長形成的奈米針、奈米棒狀的NiO₂ 優先沿著其縱向方向穿過所述Ti膜層，為該Ti膜層中的Ti的氧化提供了一個類似於生長範本的條件，使得Ti膜層中的部分Ti繼而也發生氧化形成TiO₂ 。

藉由對Ni膜層和Ti膜層進行熱氧化處理而形成的自清潔層13，其表面形成有微奈米的乳突結構，該微奈米的乳突結構提高了自清潔層13的比表面積，亦即增大了自清潔層13中TiO₂ 的光接觸面積，使得TiO₂ 的光催化能力增強，從而提高了自清潔層13的清潔性能，使得所述鍍膜件100具有較強的自清潔功能。

應該指出，上述實施方式僅為本發明的較佳實施方式，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

100．．．鍍膜件

10．．．基材

11．．．催化層

13．．．自清潔層

圖1係本發明較佳實施例的鍍膜件的剖視示意圖。

圖2係本發明較佳實施例的鍍膜件的製作流程圖。

100．．．鍍膜件

10．．．基材

11．．．催化層

13．．．自清潔層

Claims (10)

1. 一種鍍膜件，包括基材、催化層、自清潔層，所述催化層形成於基材上，所述自清潔層形成於催化層上，其改良在於：該催化層為Ni膜層，該自清潔層為含Ti、Ni、NiO₂ 和TiO₂ 的膜層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述催化層、自清潔層的厚度範圍均為0.5μm～1.0μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述基材為金屬材料、玻璃或塑膠。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述催化層以磁控濺射的方法形成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述自清潔層以先於所述Ni膜層表面磁控濺射一Ti膜層，而後對該Ni膜層及Ti膜層進行熱氧化處理的方法形成。
6. 一種鍍膜件的製作方法，其包括如下步驟：
   提供基材；
   在該基材表面磁控濺射Ni膜層；
   在該Ni膜層上磁控濺射Ti膜層；
   對形成有Ni膜層和Ti膜層的基材在一磁控濺射鍍膜機的真空室中進行熱氧化處理，使該二膜層中的部分Ni及部分Ti氧化生成NiO₂ 和TiO₂ ，形成含Ti、Ni、NiO₂ 和TiO₂ 的自清潔層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鍍膜件的製作方法，其中熱氧化處理的條件為：以15-30℃/min的加熱速度加熱所述真空室至400～700℃，並保溫40～90min。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鍍膜件的製作方法，其中熱氧化處理中氧氣的體積百分比含量低於真空室中總的氣體含量的2%。
9. 如申請專利範圍第6項所述之鍍膜件的製作方法，其中濺射所述Ni膜層以Ni為靶材，對Ni靶施加-100～-200V的偏壓，鍍膜溫度為50～100℃，以氬氣為工作氣體，其流量設為300～500sccm。
10. 如申請專利範圍第6項所述之鍍膜件的製作方法，其中濺射所述Ti膜層以Ti為靶材，對Ti靶施加-150～-200V的偏壓，鍍膜溫度為120～200℃，以氬氣為工作氣體，其流量為300～500sccm。